Si les fondations sont invisibles, elles ne doivent pas pour autant être négligées. Les fondations portent la maison, et en cas de pépin, les sinistres liés aux fondations sont de loin les plus coûteux.
Les fondations sont une étape essentielle puisqu’elles ancrent la maison dans le terrain. Elles assurent également son assise et sa solidité.
Une étude géotechnique permettra d’adapter au mieux les fondations à la nature du terrain.
Les fondations sont divisées en trois catégories, selon la profondeur nécessaire à la construction : les fondations profondes, les fondations semi-profondes et les fondations superficielles.
Les fondations sont les parties de l’ouvrage servant à transmettre au sol les charges et surcharges appliquées à la construction. Elles ont pour objectif de transmettre les efforts de la construction sur le sol afin d’assurer la stabilité de l’ouvrage et limiter les éventuels désordres dans la structure.
Le choix du type de fondations dépend de la nature de la construction et de la nature du terrain. Lorsque la couche de sol située à faible profondeur a des caractéristiques mécaniques insuffisantes pour supporter la construction, on va chercher le bon sol à une plus grande profondeur : ce sont les fondations profondes.
Dans quels cas recourir aux fondations profondes ?
La réalisation de fondations profondes est préconisée lorsque le terrain est par nature instable (sol argileux) ou sujet à des désordres présentant un danger pour les personnes et le futur ouvrage (tassements, éboulements, etc.). Le recours à des fondations profondes est également justifié si la charge de construction envisagée est importante (bâtiments collectifs) ou en cas de présence de constructions voisines (ouvrages mitoyens) ou d’ouvrages souterrains (parkings).
Caractéristiques des fondations profondes
Des fondations profondes sont réalisées lorsque le bon sol se situe au-delà de 6 m de profondeur. Les pieux peuvent atteindre une profondeur maximale de 60 m. En deçà, on parle de fondations semi-profondes si la profondeur de fouille est comprise entre 3 et 6 m et de fondations superficielles lorsque la couche d’assise est à moins de 3 m de profondeur. Les fondations dites profondes prennent appui sur des pieux en béton armé, coulés sur place ou préfabriqués en usine. Ces pieux ont un diamètre variant de 0,60 m à 2,50 m et peuvent être verticaux ou inclinés en fonction de la direction des charges à transmettre au sol. La liaison des têtes de pieux est assurée par des poutres horizontales appelées longrines.
Les techniques de réalisation des fondations profondes
Les fondations profondes peuvent être réalisées à partir de différentes techniques en fonction du type de pieux utilisé. Les pieux forés tubés sont les plus employés : le sol est extrait au moyen d’engins spécifiques jusqu’à la profondeur désirée. Le bétonnage est effectué à l’aide d’un tube plongeur.
D’autres techniques de réalisation existent, tels que les pieux forés à la boue, les pieux à la tarière ou les barrettes. Ce type de fondations requiert un matériel et un savoir-faire particuliers. Seules les entreprises spécialisées dans ce domaine sont en mesure de réaliser ces ouvrages.
Les prix de fondations profondes & normes d’exécution
Ce type de fondations est onéreux en raison de la nécessité de procéder à un forage. D’autres facteurs comme l’accessibilité du chantier, le type de pieux mis en place peuvent augmenter le coût final. À titre d’exemple, pour une maison individuelle d’environ 100 m², les fondations sur pieux ont un coût compris entre 17 000 et 22 000 € TTC.
Les normes à respecter pour la réalisation de fondations profondes sont définies par la DTU 13.2.
Les fondations profondes par pieux trouvent généralement leur justification lorsqu’une solution superficielle (semelles, radier, puits) n’est pas réalisable. Il s’agit en général d’une solution technique efficace dont la sinistralité est comparativement beaucoup plus faible.
Les désordres rencontrés trouvent leur origine dans l’absence ou l’insuffisance du programme de reconnaissance, ou dans une mauvaise interprétation, une mauvaise exécution ou une agression des pieux par le sol environnant.
- Une étude de sol in complète,
- Voir l’absence d’analyse géotechnique.
La conception du programme de reconnaissance est de première importance. Faire l’économie d’une étude géotechnique peut amener à :
- Des pieux profonds ancrés à une profondeur insuffisante,
- Un type de fondation inadapté au terrain.
Les erreurs d’exécution génèrent des vices cachés
- Les erreurs d’exécution sont assez diverses et variables suivant le type du pieu.
- Les pieux battus peuvent être rompus au battage en cas de battage trop dur du fait de la rencontre d’un obstacle imprévu (vieux ouvrages par exemple),
- Ils peuvent également être déviés au battage sans toutefois se rompre, mais présenter de ce fait une inclinaison excessive qui peut entraîner des efforts de flexion imprévus ;
- Les pieux coulés en place peuvent connaître des problèmes de bétonnage douteux (béton trop sec, relevage trop hâtif du tube, cage d’armature importante gênant la descente du béton, délavage du béton dans des zones humides) ;
- Rupture du pieu lors du recepage ou lors du terrassement ;
- Erreurs d’implantation.
Agression des pieux par le sol environnant
Le béton des pieux peut être attaqué par des eaux agressives circulant dans les terrains (eaux acides, eaux contenant des sulfates…). Cette pathologie est en récession du fait de l’usage de ciments type CLK.
Enfin, bien que les fondations par pieux en bois deviennent rarissimes, nous clôturerons ce chapitre par la pourriture des pieux en bois. Le pieu peut être détruit par attaque de champignons dans la zone de marnage et au-dessus de cette dernière.
En effet, des pieux bois constamment immergés ne courent aucun risque, mais le niveau des nappes est loin d’être constant.
En constat d’expertise : les sinistres des fondations profondes trouvent souvent leurs causes dans des raisons économiques non justifiées par des études géotechniques.
- L’étude du sol (qui ne constitue pas un ouvrage) peut parfois faire l’objet de ce fait d’économies de la part du maître d’ouvrage. Bien au contraire, une étude géotechnique circonstanciée permet d’optimiser les choix et de réaliser ainsi des économies.
- Les pieux, en tant qu’ouvrages non visibles et dont le contrôle est difficile, doivent retenir toute l’attention des entreprises au niveau de l’exécution.
- Les défauts d’exécution ne sont pas seuls responsables des problèmes qui peuvent être rencontrés avec des pieux en béton.
- L’insuffisance ou la mauvaise interprétation des programmes de reconnaissance géotechnique peuvent être encore plus préjudiciables.
Désordres dans les fondations
Une bonne fondation assure la stabilité ainsi que la longévité de la construction. Toutefois, à cause de facteurs naturels ou de l’instabilité du sol, il arrive que la construction vienne à se fissurer voire à s’effondrer dans les cas les plus graves.
L’eau crée de nombreux désordres dans les fondations, à savoir :
- L’affouillement : ce cas se présente quand la fondation n’est pas suffisamment profonde, les eaux de surfaces vont alors la désordonner.
- Le gel peut aussi avoir un impact sur les fondations. Il gonfle en effet le sol, ce qui aura pour effet le soulèvement du bâtiment. Cependant au moment du dégel, le sol pourrait retrouver son niveau initial provoquant généralement des fissures. A noter que les fondations construites sur des sols argileux connaissent souvent ce problème de gonflement de terrain quand elles se trouvent près d’une nappe phréatique. Pour éviter ce risque, les fondations doivent être situées à une profondeur H comprise entre 50cm et 1m (régions froides, terrain en altitude).
- Réduction de la force portante du sol, surtout s’il s’agit d’un terrain argileux, étant donné que l’argile se ramollit quand il est en contact avec l’eau.
Dégât provoqué par les remblais
Les remblais sont utiles pour niveler la surface ou encore pour l’aplanir. Néanmoins, cette structure n’est pas favorable pour les fondations, de nombreux désordres pouvant se présenter, surtout si les remblais sont récents ou d’épaisseur variable ou encore s’ils ne sont que partiels au dessous de la construction. Des remblais insuffisamment compressés ou encore ceux qui compriment un terrain naturel sont à l’origine des désordres des fondations. Plusieurs cas de désordres peuvent se présenter :
- Désordre sur des fondations hétérogènes : ce cas se présente quand la construction est bâtie à la fois sur un sol déjà en place et sur un sol remblayé. Il arrive alors que la construction présente des fissures ou des faux aplombs.
- Désordre sur un terrain compressible remblayé : la technique de remblayage d’un terrain requiert un compactage minutieux du sol à chaque fois que du remblai y est ajouté. Cependant, le remblai peut être à l’origine d’une surcharge importante du sol en profondeur surtout s’il est compressible (cas fréquent dans les anciennes marécages remblayées pour devenir des zones industrielles ou marécageuses).
- Désordre par frottement négatif : De par leur densité, les remblais peuvent enfoncer les fondations sur pieux superficielles et profondes. Deux cas peuvent se présenter : si le terrain d’origine est compressible, l’ajout de remblai va créer un frottement négatif, s’ajoutant ainsi à la charge transmise. Par contre, si la pointe du pieu est en contact avec une couche compacte, le pieu pourrait se casser suite à un frottement négatif.
- Désordre par glissement du sol : quand on remblaie un sol argileux en pente ou tout autre terrain peu consistant, il pourrait y avoir glissement de sol. Cela se présente aussi quand un mur de soutènement est bâti sur un sol peu consistant.
- Désordre suite à des poussées obliques au niveau des fondations profondes : si les remblais sont réalisés sur un terrain en pente et peu compacte, des poussées obliques peuvent déformer le pieu en cas de surcharge.
Quand les fondations sont réalisées sur des sites alluvionnaires (alternance de sol compact et de sol mou), des cas d’instabilité peuvent se présenter, provoquant forcément des désordres dans les fondations à savoir :
- Le désordre dans les fondations dû à une instabilité superficielle du sol : il y a glissement de terrain ayant un impact (cas d’un sol argileux sur un sol dur).
- Le désordre dans les fondations provoqué par une instabilité en profondeur du sol : ce cas se présente quand la construction est réalisée aux alentours de carrières miniers ou encore sur des terrains gypseux. Pour ce dernier cas, il faut savoir que le gypse se dissout au contact de l’eau, créant alors des cavités pouvant avoir un impact sur les fondations en profondeur.
Le désordre dans les fondations provoqué par l’attaque des fondations
Il arrive que les fondations présentent des dégradations au fil du temps. La gravité des dégradations dépend cependant du type dans les fondations. Ainsi, dans le cas des pieux en bois (anciennes constructions), les fondations peuvent présenter des pourritures liées à des champignons sur les parties non immergées dans le sol. Des attaques d’insectes peuvent aussi créer un désordre au niveau des pieux en bois. Quand aux fondations métalliques, la corrosion peut apparaître au fil des années surtout quand les fondations sont en contact avec une nappe phréatique.
Prévention et réparation des désordres dans les fondations après diagnostique par expert du cabinet J.D.T.G.
Si les fondations présentent des défaillances, les travaux à réaliser dépendent de l’origine du désordre. Mais pour éviter des travaux de réparation coûteux, le mieux serait d’adapter ses fondations au type de sol.
- En cas de désordre dans les fondations par affouillement, il faut réaliser une reprise en sous-œuvre, des travaux de réparation très onéreux.
- Pour les constructions dans les montagnes, il est recommandé de réaliser des fondations hors-gel en plaçant les fondations à 50 à 100 cm de profondeur.
- Pour éviter le désordre dans les fondations par frottements négatifs, il est utile de procéder à un chemisage de chaque pieu.
- Pour les constructions près d’une carrière minière, il est recommandé de consulter les cartes pour repérer les éventuelles cavités en dessous de votre terrain, la mise en place des piliers maçonnés est alors requise. A noter que pour les constructions sur Paris, il existe des cartes à échelle de 1/1000 qui montre les diverses carrières.
- Dans le cas d’une construction sur un terrain gypseux, le désordre des fondations peut être évité en consolidant les cavités
Dc : ancrage critique – h : ancrage – B : largeur du pieu
- Pieux battus & leurs Caractéristiques
En gros, il s’agit d’éléments préfabriqués (que ce soit en béton, en bois ou en acier) qui sont ensuite enfoncés dans le sol au moyen de dispositif de battage. Pour les pieux métalliques, ils sont plus complexes. Le tube métallique est battu puis on le remplit de béton. Parfois, le tube est retiré pendant le coulage et il ne reste que la pointe métallique du tube dedans.
Il y a également d’autres techniques pour enfoncer les pieux préfabriqués, notamment le vibro -fonçage qui consiste à placer une charge importante au-dessus du pieu et le soumettre à une vibration importante. Cette technique est très utilisée pour des sols pulvérulents.
Ces pieux ont une capacité portante de 100 tonnes pour des diamètres de 500 à 800 mm.
- Pieux forés
Ce sont des ouvrages mis en place à l’intérieur d’un trou préalablement réalisé par technique de forage. Dans cette technique, le forage est la partie la plus spectaculaire. On peut la réaliser à l’aide de machines multiples et variables suivant le terrain à forer. Les plus utilisées sont les tarières (pour un sol relativement tendre) et les machines à roto-percussion (pour les terrains rocheux).
- Micro-pieux & leurs caractéristiques
Ce sont des pieux forés de diamètre inférieur à 250 mm. Du fait de leur petit diamètre, ils ne travaillent pas en pointe.
Leur portance est indépendante du frottement latéral. De ce fait, elles sont bien adaptées aux travaux de rénovation et à la réparation des constructions. Elles sont la solution idéale pour les fondations en bordure de constructions existantes.
- Mise en œuvre des micro-pieux
On commence par le forage à l’aide d’une machine de petite dimension. Le diamètre courant utilisé est de 140 mm. Ensuite, on pose dans le trou les armatures : elles sont mises à poste. On laisse quelques uns dépasser du sol pour permettre la mise en œuvre de la tête du pieu.
On utilise, dans la plupart des cas, des armatures de grande section ou bien des tubes. Ce tube est utilisé pour injecter le coulis de ciment dans le forage. La pression de l’injection va varier selon les charges et le type de sol. En effet, elle peut être soit de haute pression soit de basse pression.
Les micro-pieux peuvent supporter des charges allant de 50 à 80 tonnes mais par mesure de sécurité, dans les études, elles sont limitées à 30 ou 40 tonnes.
- Colonnes ballastées & leurs caractéristiques
La technique des colonnes ballastées relève du principe de fondation profonde mélangé au traitement des sols. Le but étant d’améliorer les caractéristiques du sol en alliant les colonnes, ou les zones résistantes, avec le terrain qui a subit de forte compression lors de la réalisation des colonnes.
Les colonnes ballastées sont plutôt intéressantes pour un chantier plus ou moins important et le coût est relativement faible. Néanmoins, le coût de l’installation est très élevé.
